东胜长焰煤热解含氧官能团结构演化的13C-NMR和FT-IR分析

以东胜煤田色拉一号井田2号煤层长焰煤为研究对象,利用浮沉离心法富集其镜质组。基于工业分析、元素分析、¹³C-NMR、FT-IR、谱图分峰拟合技术和化学分析测试,求取镜煤及一系列热解煤含氧官能团结构与含量参数,从不同角度研究了含氧官能团的分布规律与演化特点。镜煤中羧基、羰基含量分别为8.91~10.90 mol/kg、1.61~1.79 mol/kg,随热解温度升高羧基显著减少。热解作用促使以端基形式连接在脂肪链或脂肪环结构氧上的甲基和亚甲基首先脱去,且在温度高于350 ℃后基本稳定。氧在热解过程赋存状态的变化是芳香体系与脂肪体系相互竞争的结果,510 ℃热解煤中芳香类氧和脂肪类氧的含量分别为7.49、3.45 mol/kg。羟基的演化过程与热解过程中氧的赋存状态密切相关。随着热解过程的进行,在热解温度低于440 ℃时,各种羟基含量均减少,热解过程对于大分子网络的破坏干扰了各种氢键作用,而羟基π作用则暂时增强,至510 ℃时各种氢键含量均降为最低。东胜长焰煤中含氧官能团化学活性顺序为:[COOH]>[R-O]>[Ar-O-Ar,Ar-O-C,C-O-C]>[C=O]。镜煤非活性醚键含量为0.68 mol/kg,活性醚键为0.48 mol/kg,主要为非活性醚键。     

张双楼矿区山西组的沉积环境

为了解张双楼矿区含煤岩系的沉积环境,根据钻孔资料及井下勘探资料,分析了张双楼矿区山西组的沉积特征。结果表明,该矿区山西组形成于以潮下带—潮坪环境、三角洲、曲流河为序的过渡相沉积环境中;沉积地层较稳定,南部、西南部以砂岩为主,北部以泥岩为主,碎屑物由南向北搬运;7、9煤为主采煤层,沉积较稳定。该研究为认识该矿区煤层的赋存规律、确定开采方案等提供了理论依据。     

扬子区页岩气和煤层气联合开发的地质优选

为了优选煤层气和页岩气联合研究与开发的有利区域,以扬子地区二叠系龙潭组及其上下部组合地层为研究对象,分析页岩气和煤层气的资源分布特点;讨论成藏地质条件及气藏聚集模式,依据龙潭组及其上下部地层组合的分布特征和埋深、页岩气和煤层气的资源潜力等条件,确定优选区域。研究认为,龙潭组在上扬子和下扬子普遍发育;上扬子滇东-黔西等区煤层气资源丰富;上扬子龙潭组及其与局部由长兴组相变而成的大隆组组合,下扬子大隆组—龙潭组—孤峰组组合均发育富含有机质泥页岩,厚度较大、分布连续,有机质含量高,母质类型好,成熟度高,具有页岩气成藏的良好地质条件和丰富的资源潜力,且存在页岩气和煤层气资源的重叠组合性;至少在上、下扬子分别形成三种和两种地层空间气藏聚集模式。上扬子川南资阳、自贡及重庆、黔西北地区和下扬子苏南句容盆地,可作为开展页岩气和煤层气联合研究与开发的优选区域。     

羊叉滩井田瓦斯分布的构造控制

针对羊叉滩井田地质构造及特征,分析了地质构造对二叠系煤层中瓦斯分布的控制作用.研究表明:该区煤层瓦斯分布主要受控于两河口向斜构造的影响.向斜轴部地应力相对集中、煤层埋藏较深,瓦斯质量浓度也明显较大;而向翼部,随煤层埋藏变浅,煤层中瓦斯的质量浓度也逐渐降低.整体而言,由于井田内次级构造发育,瓦斯质量浓度较高,具有瓦斯突出危险性.     

低煤级煤生烃与结构演化的耦合机理研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热解气相色谱(GC)对低煤级煤生烃过程中有机质结构演化进行表征,剖析了人工热演化过程中气态烃产率,解析了煤结构官能团的变化规律,揭示了低煤级煤生烃与结构演化的耦合机理。结果表明：煤热模拟产物主要为气态烃C_1-5,甲烷生成瞬时产率包含四个峰值,低煤级煤化学结构中含氧官能团和烷基侧链随煤化程度的增高以不同的速度发生脱落,随煤级的增加,其芳构化程度增大。分别对煤结构中的脂肪烃甲基、CO基、芳香烃芳核CC和烷烃结构上甲基、亚甲基进行表征。存在420 ℃温度转折点,之前吸收峰强度逐渐减小,之后又略有增大,揭示了低煤级煤三个主要结构演化阶段煤化作用机理,提出了低煤级煤生烃结构演化模式图。     

张双楼矿区构造特征及其演化

为了解张双楼矿区构造发育情况,根据钻孔资料及井下揭露的构造特征,分析该矿区构造及演化特征。结果表明：张双楼矿区为一倾向NNW、走向略有变化的单斜构造,地层倾角一般在18°～25°;褶皱主要为冯家向斜和后周田背斜;断层以张性断层为主,压性断层较少;浆岩活动发生在燕山晚期,以基性岩为主。矿区先后经历了NW—SE向挤压、SN向拉张、EW向拉张三期应力场的演化,构造特征为多期次构造运动的叠加。该研究可为煤矿深度开采提供依据。     

四川省兴文县志留系龙马溪组页岩有机质特征

为更好地评估四川盆地页岩气资源,结合野外调查和样品实验,研究了四川省兴文县地区志留系龙马溪组页（泥）岩的有机质特征及垂向变化规律。结果表明：研究区内出露的志留系龙马溪组岩层以黑色泥岩为主,厚度为262.91m,泥岩中残余有机碳丰度在地层中由底部至上部呈逐渐减少的趋势;有机质主要来自志留纪的海相笔石群,其丰度属于较好—最好的烃源岩,类型为Ⅰ型（腐泥型）。研究区具备页岩气形成的物质基础,为进一步开展页岩气调查提供了依据。     

开平煤田吕家坨矿7#煤层断裂构造特征

为探究吕家坨井田地质构造格局，根据钻孔勘探资料，采用分形理论和趋势面分析方法，研究了井田7＃。煤层断裂构造分布特征。结果表明：吕家坨井田发育褶皱构造，煤层走向变化较大；主要构造线近EW向，最大主应力近NS向；构造发育呈复杂一中等一较复杂的分带特征，复杂区的延伸方向主要近NW向；D4F1断层从浅部向深部落差增大，D4F3断层延伸方向近EW向，落差较大。该研究可为煤矿的工程布设与煤层开采提供参考。     

鄂尔多斯盆地EY-1井石炭-二叠纪含煤地层生烃演化

EY-1井地区开展石炭-二叠系含煤地层生烃演化研究属国内首次。基于对EY-1井的石炭-二叠纪煤系的构造—埋藏史研究,结合有机质成熟度测试及分析,运用EASY%Ro数值模拟技术,研究了EY-1井石炭-二叠纪煤层及富有机质泥页岩的生烃演化历史。研究表明,石炭-二叠纪煤层及富有机质泥页岩曾发生了3次的生烃作用过程,海西-印支期,有机质发生一次生烃;燕山期共发生了3次埋藏作用,持续发生两次连续生烃作用;喜马拉雅期,受区域抬升作用影响,有机质停止演进。本区热演化在燕山运动中晚期达到生烃的高峰期,是油气资源快速成藏的主要时期,鄂尔多斯盆地EY-1井附近地区是西部石炭-二叠系油气资源勘探新的重要区域。     

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部煤系非常规天然气赋存特征

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部开展煤系非常规天然气赋存特征的研究属国内首次。本文依据泥页岩、煤层、致密砂岩层地球化学、储层物性、含气性、气体同位素等数据分析了研究区煤系非常规天然气的赋存特征。研究表明煤及富有机质泥页岩为非常规天然气系统的烃源岩,二者有机质处于高-过成熟度阶段,其中煤层为主要生气层,占总生气量的87.5%;致密砂岩的孔隙度最大,煤层其次,页岩孔隙度最小;砂岩渗透率最大,高出泥岩与煤层一个数量级;泥页岩中气体主要以平行于层面的方式运移。在含气性方面,泥页岩含气量平均为3.35 m~3/t,砂岩为5.04 m~3/t,而煤层中总含气量达22.39 m~3/t。太原组、山西组各气藏均属于煤型气藏,该结论对研究区煤系"三气"共采具有较强的指导意义。